Uvod

Kada kažu da je "život oblik postojanja proteinskih tijela" (F. Engels), ne misle samo na to da se najvažnije komponente ljudskog tijela sastoje od proteina (mišići, srce, mozak, pa čak i kosti sadrže značajnu količinu proteina), ali i sudjelovanje proteinskih molekula u svim najvažnijim procesima ljudskog života. Važnost bjelančevina određena je ne samo raznolikošću njihovih funkcija, već i njihovom nezamjenjivošću za druge hranjive tvari. Ako su masti i ugljikohidrati u jednoj ili drugoj mjeri međusobno zamjenjivi, onda je proteine nemoguće nadoknaditi bilo čime. Stoga se proteini smatraju najvrjednijim sastojcima hrane. Mliječne bjelančevine su vrjednije od bjelančevina mesa i ribe i brže se probavljaju. U svom radu želim razmotriti svojstva jednog od proteina - kazeina.

Osnovna fizikalno-kemijska svojstva kazeina

KAZEIN (od lat. caseus - sir), glavna proteinska frakcija kravljeg mlijeka; odnosi se na skladišne proteine. U kravljem mlijeku sadržaj kazeina je 2,8-3,5% težine (od svih mliječnih bjelančevina - oko 80%), u ženskom mlijeku dva puta manji, a također i g-kazein (2,5% od ukupnog).

Elementarni sastav kazeina (u%) je sljedeći: ugljik - 53,1, vodik - 7,1, kisik - 22,8, dušik - 15,4, sumpor - 0,8, fosfor - 0,8. Sadrži nekoliko frakcija koje se razlikuju po sastavu aminokiselina.

Kazein je fosfoprotein, stoga kazeinske frakcije sadrže ostatke fosforne kiseline (organski fosfor) vezane za aminokiselinu serin monoesterskom vezom (O-P).

U mlijeku se kazein nalazi u obliku specifičnih čestica, odnosno micela, koje su složeni kompleksi frakcija kazeina s koloidnim kalcijevim fosfatom.

Kazein - kompleks od 4 frakcije: ? s1, ? s2 , ?, ?. Frakcije imaju različite aminokiselinske sastave i međusobno se razlikuju zamjenom jednog ili dva aminokiselinska ostatka u polipeptidnom lancu. ? s - i? - Kazeini su najosjetljiviji na ione kalcija i u njihovoj prisutnosti dolazi do agregacije i taloženja. ? - Kazein se ne taloži ionima kalcija iu micelama kazeina, smještenim na površini, ima zaštitnu ulogu u odnosu na osjetljive. ? s - i? - kazein. Međutim? - kazein je osjetljiv na sirilo i pod njegovim utjecajem se raspada na dva dijela: hidrofobni para-β-kazein i hidrofilni makroprotein.

Polarne skupine smještene na površini i unutar kazeinskih micela (NH 2, COOH, OH i dr.) vežu značajnu količinu vode – oko 3,7 g na 1 g proteina. Sposobnost kazeina da veže vodu karakterizira njegova hidrofilna svojstva. Hidrofilna svojstva kazeina ovise o strukturi, naboju proteinske molekule, pH okoline, koncentraciji soli i drugim čimbenicima. Oni su od velike praktične važnosti. Stabilnost kazeinskih micela u mlijeku ovisi o hidrofilnim svojstvima kazeina. Hidrofilna svojstva kazeina utječu na sposobnost kiselog i kiselog sirila da zadrže i otpuste vlagu. Promjene hidrofilnih svojstava kazeina moraju se uzeti u obzir pri odabiru režima pasterizacije tijekom proizvodnje fermentiranih mliječnih proizvoda i konzerviranog mlijeka. O hidrofilnim svojstvima kazeina i produkata njegove razgradnje ovisi sposobnost vezanja i zadržavanja vode sirne mase tijekom zrenja sira i konzistencija gotovog proizvoda.

Kazein se u mlijeku nalazi u obliku složenog kompleksa kalcijevog kazeinata s koloidnim kalcijevim fosfatom, tzv. kazeinatski kalcijev fosfatni kompleks (CCPC). CCFC također sadrži male količine limunske kiseline, magnezija, kalija i natrija.

Proučavana je primarna struktura svih kazeina i njihova fizikalno-kemijska svojstva. Ovi proteini imaju molekularnu težinu od oko 20 tisuća, izoelektričnu točku (pI) od cca. 4.7. Sadrže povećane količine prolina (polipeptidni lanac ima b-strukturu) i otporni su na denaturante. Ostaci fosforne kiseline (obično u obliku Ca soli) tvore estersku vezu prvenstveno s hidroksi skupinom serinskih ostataka. Osušeni kazein je bijeli prah, bez okusa i mirisa, praktički netopljiv u vodi i organskim otapalima, topiv u vodenim otopinama soli i razrijeđenih lužina, iz kojih se taloži zakiseljavanjem. Kazein ima sposobnost zgrušavanja. Ovaj proces je enzimske prirode. U novorođenčadi želučani sok sadrži posebnu proteinazu - renin ili kimozin, koja odvaja glikopeptid od (-kazeina) i stvara takozvanu paru - kazein, koja ima sposobnost polimerizacije. Ovaj proces je prva faza zgrušavanje svih kazeina.U odraslih životinja i ljudi dolazi do stvaranja pare - kazeina kao rezultat djelovanja pepsina kazein je sličan fibrinogenu u krvnoj plazmi koji se pod djelovanjem trombina. Vjeruje se da je fibrinogen evolucijski preteča kazeina od velike važnosti za učinkovitu asimilaciju mlijeka kod novorođenčadi jer osigurava njegovo zadržavanje u želucu proteinaze već u svom prirodnom stanju, dok svi globularni proteini stječu ovo svojstvo tijekom denaturacije Tijekom djelomične proteolize kazeina, koja se događa tijekom asimilacije mlijeka kod novorođenčadi, nastaju fiziološki aktivni peptidi koji reguliraju tako važne funkcije kao što su probava, opskrba krvlju. mozak, aktivnost središnjeg živčanog sustava itd. Za izolaciju kazeina obrano mlijeko se zakiseli na pH 4,7, što uzrokuje taloženje kazeina. Kazein sadrži sve aminokiseline potrebne tijelu (uključujući esencijalne), a glavna je komponenta svježeg sira i svježeg sira; služi kao formirač filma u proizvodnji ljepila i ljepljivih boja, kao i sirovina za plastiku i vlakna.

Kazein, kao i svi proteini, ima amfoterna svojstva - može pokazivati i kisela i alkalna svojstva.

Kada otopina reagira alkalno, kazein postaje negativno nabijen, zbog čega može reagirati s kiselinama:

Naprotiv, u kiseloj otopini kazein stječe sposobnost reakcije s alkalijama, tj. kationa, i postaje pozitivno nabijen.

U mlijeku kazein ima izražena kisela svojstva. Njegove slobodne karboksilne skupine dikarboksilnih aminokiselina i hidroksilne skupine fosforne kiseline lako reagiraju s ionima soli alkalnih i zemnoalkalijskih metala (Na + -, K +, Ca 2+, Mg 2+), tvoreći kazeinate.

Slobodne amino skupine kazeina mogu komunicirati s aldehidima, poput formaldehida:

Ova reakcija je temelj određivanja sadržaja proteina u mlijeku metodom titracije s formolom.

Električni naboj proteina određen je ioniziranim skupinama: -COO -, NH 3 + itd. U vodenoj sredini karboksilne i fosfatne skupine disociraju (doniraju proton) i postaju anioni:

R–COOH R–COO - + H +

R–O–P = O R–O–P = O + 2H +

Amino skupine i gvanidinske skupine dodaju protone i postaju kationi:

R–NH 2 + H + R–NH 3 +

R–NH–C–NH 2 + H + R–NH–C–NH 2

Veličina električnih naboja na površini proteina određuje: 1 – sposobnost hidratacije; 2 – sposobnost kretanja u električnom polju; 3 – kisela ili bazna priroda proteina; 4 – topljivost.

1. Proteine karakterizira vrlo visok stupanj hidratacije, tj. vezanje vode: 1 g kazeina veže 2-3,7 g ili više vode. Monomolekularni sloj vezane vode nastaje na površini električki nabijene koloidne čestice zbog polariteta molekula vode. Ostale čestice vode itd. se adsorbiraju na ovom sloju. Kako se protein zgušnjava, nove molekule vode sve slabije zadržava protein i lako se odvajaju od njega kada temperatura poraste, dodaju se elektroliti itd. Hidracijska ljuska sprječava agregaciju proteinskih molekula u izvornom stanju i njihovu koagulaciju.

2. Veličina naboja određuje pokretljivost proteina u električnom polju i osnova je za elektroforetsko odvajanje i identifikaciju proteina. Količina proteinskog naboja ovisi o pH. Sa smanjenjem pH, disocijacija COOH skupina usporava se i zatim potpuno prestaje. U alkalnom okruženju, naprotiv, oni su potpuno disocirani.

3. Pri pH svježeg mlijeka od 6,6-6,8 kazein nosi i pozitivne i negativne naboje, s prevladavanjem negativnih. Odnosno, ukupni naboj na površini kazeina je negativan.

4. Ako se pH postupno smanjuje, H + ioni će se vezati s nabijenim COO - skupinama u nenabijene karboksilne skupine, tj. smanjuje se količina negativnog naboja. Pri određenoj pH vrijednosti (4,6-4,7) broj pozitivnih naboja na površini čestica kazeina bit će jednak broju negativnih. U ovom trenutku, koji je tzv izoelektrični (pI), proteini gube elektroforetsku pokretljivost, smanjuje se stupanj hidratacije, a time i stabilnost, tj. kazein koagulira. Proteini sirutke ostaju u otopini.

Na topljivost proteina također utječe koncentracija soli u smjesi:

Pri niskim koncentracijama elektrolita, topivost se povećava;

Vrlo visoke koncentracije soli lišavaju proteine njihove hidratacijske ovojnice i oni se talože (isoljuju) (reverzibilan proces).

Alkohol i aceton također djeluju kao sredstva za uklanjanje vode, i to nepovratno. Učinak je pojačan kada je protein u nestabilnom obliku (alkotest za određivanje termičke stabilnosti mlijeka).

Proteini sirutke - to su mliječni proteini koji ostaju u sirutki nakon taloženja kazeina iz sirovog mlijeka pri pH 4,6 i temperaturi od 20°C. Čine 15-22% svih mliječnih bjelančevina. Baš kao i kazein, oni nisu homogeni, već se sastoje od nekoliko frakcija, od kojih je glavna β-laktoglobulin (ABCDD 2), α-laktalbumin (AV), serumski albumin, imunoglobulini, komponente proteoze peptonske frakcije. Osim toga, serum sadrži laktoferin, transferin, enzime, hormone i druge manje komponente.

Proteini sirutke sadrže više esencijalnih aminokiselina od kazeina, stoga su potpuniji i moraju se koristiti u prehrambene svrhe.

Neka svojstva proteina sirutke očituju se tijekom različitih tehnoloških procesa i utječu na kvalitetu proizvoda.

Najvažnija tehnološka svojstva proteina sirutke mlijeka je njihova visoka sposobnost zadržavanja vode i termolabilnost, tj. njihovu denaturaciju zagrijavanjem (95°C 20 min). Polipeptidni lanci proteina sirutke imaju α-spiralnu konfiguraciju i visok sadržaj aminokiselina koje sadrže S. Zagrijavanjem se prekidaju vodikove veze i bočne valentne veze α-heliksa; odvijaju se polipeptidni lanci. Između molekula proteina sirutke stvaraju se nove vodikove veze i disulfidni mostovi, što dovodi do toplinske koagulacije, dok se proteini sirutke pretvaraju u vrlo male ljuskice, koje se u pasterizatoru talože zajedno s Ca 3 (PO 4) 2 u obliku mliječnog kamenca ili se talože na česticama kazeina, blokirajući njihovu aktivnu površinu. Toplinska obrada također dovodi do reakcije između α-laktalbumina i β-laktoglobulina.

β-laktoglobulin – glavni protein sirutke, sadrži slobodne SH grupe, čini 7-12% ukupne količine proteina mlijeka.

β-laktoglobulin, denaturiran tijekom pasterizacije, tvori komplekse s æ-kazeinom i taloži se s njim tijekom koagulacije kazeina u kiselini i sirilu. Stvaranje kompleksa β-laktoglobulin - æ-kazein značajno slabi napad æ-kazeina sirilom i smanjuje toplinsku stabilnost kazeinskih micela.

α-laktalbumin čini 2-5% ukupne količine mliječnih bjelančevina, fino raspršenih; ne koagulira u izoelektričnoj točki (pH 4,2-4,5), jer visoko hidratiziran; nije zgrušano sirilom; toplinski stabilan zbog velikog broja S-S veza; igra važnu ulogu u sintezi laktoze.

Serumski albumin (0,7-1,5%) ulazi u mlijeko iz krvi. U mlijeku za mastitis ima puno ove frakcije.

Imunoglobulini (IG) obavljaju funkciju protutijela (aglutinina), pa ih u običnom mlijeku ima malo (1,9-3,3% od ukupne količine bjelančevina), au kolostrumu čine glavninu (do 90%) sirutke. bjelančevine. Vrlo osjetljiv na toplinu.

Proteozo-peptoni – najtermostabilniji dio proteina sirutke. Čine 2-6% svih mliječnih bjelančevina. Ne taložiti na 95-100°C 20 minuta i zakiseljavanje do pH 4,6; istaložen s 12% trikloroctene kiseline.

Manji proteini :

– laktoferin (crveni protein koji veže željezo), glikoprotein, sadržan u količini od 0,01-0,02%, ima bakteriostatski učinak na E. coli;

– transferin je sličan laktoferinu, ali s drugačijim slijedom aminokiselina.

Kazein je predstavljen u obliku složenog proteina, koji je formiran od kazeinogena. Mlijeko se sastoji od 80% ovog proteina, dok protein sirutke čini preostalih 20%. Pri kiseljenju mlijeko se zgrušava, a kazein se taloži u obliku zgrušanog ugruška. Prema tome, glavni dio svježeg sira je ovaj protein.

Kao sportska prehrana, kalcijev kazeinat posebno je popularan među ljubiteljima bodybuildinga i fitnessa. U tijelu se prerađuje i probavlja dvostruko sporije od sirutke. Da budemo precizniji, proteinu kazeinu potrebno je sedam sati da se probavi. Većina mišićnog rasta događa se tijekom spavanja, zbog čega se dotični protein preporučuje uzimati navečer prije spavanja. Možda postoji pogrešno mišljenje da se spora apsorpcija kazeina u tijelu negativno odražava, ali u ovom slučaju to samo ukazuje na to da se nakon uzimanja uočava dugotrajniji učinak. Zbog dugotrajnog djelovanja, kazein je odličan u sprječavanju katabolizma i jačanju kostiju zbog visoke razine kalcija.

Funkcija skladištenja smatra se posebnom značajkom, što se objašnjava njegovim prirodnim podrijetlom. U tijelu se razgrađuje dvostruko sporije od proteina sirutke i osigurava ravnomjernu opskrbu aminokiselinama koje sadrži.
Ovaj protein je interesantan uglavnom za ljubitelje teretane i ljude koji žele smršavjeti, jer je sedmosatni osjećaj sitosti u ovom slučaju vrlo bitan uz zalihe energije. Kazein je korisno uzimati tijekom dugih pauza u obrocima i prije spavanja.
Kazein je dobar za sagorijevanje masti jer može otkloniti glad i dati vam osjećaj sitosti na duže vrijeme.
Sprječava uništavanje mišićne mase pri sagorijevanju masti.
Kazein ne sadrži masti ni ugljikohidrate.

Prednosti kazeina u odnosu na proteine sirutke na temelju istraživanja

Apsorpcija u tijelu

Dugo je bilo otvoreno pitanje odabira prehrane za sportaše, a posebno se raspravljalo o izboru između proteina sirutke i kazeina. Svima je poznato da postoje spori i brzi ugljikohidrati, a ovisno o brzini apsorpcije različitih ugljikohidratnih proizvoda formira se glikemijski indeks.

Sredinom prošlog stoljeća francuski su znanstvenici razmišljali o stvaranju sličnog pokazatelja u odnosu na proteine. Drugim riječima, zanimalo ih je ovisi li rast mišića o brzini apsorpcije proteina. U to vrijeme proveden je niz eksperimenata na zdravim dobrovoljcima, što ukazuje na maksimalnu pouzdanost rezultata. Eksperimentalne studije su uključivale volontere bodybuildere koji su imali dovoljno iskustva u treniranju i nisu uzimali nikakve suplemente.

Volonteri su podijeljeni u dvije skupine: prva je uzimala protein sirutke, a druga kazein. Istovremeno, nitko od bodybuildera nije znao koje mu dodatke prehrani daju. Rezultati su bili više nego jasni, jer se protein sirutke puno brže apsorbirao i svrstan u brze proteine. Odlučeno je klasificirati kazein kao spori protein, jer se apsorbira dvostruko sporije.

U roku od pola sata, razina aminokiselina u krvi sudionika prve skupine dosegla je svoj vrhunac, a zatim je brzo opadala, vraćajući se na prethodnu razinu. U drugoj skupini ispitanika uočena je visoka koncentracija aminokiselina u tijelu čak pet sati nakon uzimanja dodatka prehrani.

Zahvaljujući studiji o kojoj je riječ, dokazano je da se zahvaljujući kazeinu dugotrajno uočava visoka koncentracija aminokiselina u krvi.

Povećana mišićna masa

Godine 2011. provedene su studije koje su uspoređivale brzinu sinteze mišićnih proteina između jednokratne i postupne primjene proteina sirutke. Kao rezultat toga, jedna doza daje veći učinak. Istodobno su provedena istraživanja koja su dokazala veću učinkovitost proteina sirutke u odnosu na kazein, ali su istraživanja provedena samo na starijim osobama. Također smo pronašli studije koje nisu pokazale razliku između učinaka proteina kazeina i proteina sirutke na mišićnu masu. Ovo pitanje ostaje otvoreno.

Kazein protein za mršavljenje

Mnoga istraživanja podupiru važnost korištenja bilo kojeg proteina za mršavljenje, budući da suzbija apetit, čuva mišićnu masu i povećava termogenezu. Rezultati brojnih eksperimenata pokazuju da je za povećanje termogeneze i održavanje mišićne mase bolje konzumirati proteine sirutke, ali za suzbijanje gladi kazein se smatra učinkovitijim, pogotovo ako se konzumira pola sata prije jela. Ovo se svojstvo objašnjava prisutnošću visoke koncentracije kalcija u kazeinu.

Za dobivanje mišićne mase kazein igra važnu ulogu tijekom dugih pauza između obroka, bilo da se radi o dnevnoj pauzi od 4 sata ili o noćnom odmoru. Nema smisla uzimati dotični protein odmah nakon treninga, jer su u ovom slučaju brzi proteini važniji. Tako se kod povećanja mišićne mase kazein preporuča uzimati jednom dnevno u porciji od četrdeset grama prije spavanja.
Kod sagorijevanja masti, glavna svrha kazeina je održavanje mišićne mase i otklanjanje gladi. Zato se mora uzimati prije spavanja i između obroka, od dva do četiri puta dnevno, dvadeset do trideset grama. Kazein se najbolje apsorbira u suhom obliku, ako se 30 g otopi u mlijeku, vodi ili nekoj drugoj tekućini.

Za miješanje se preporuča koristiti mikser ili mućkalicu. Ovaj protein ima prirodni okus skute, koji se u koktelu može ugušiti žličicom vanilin šećera, vanilije, sirupa ili kakaa. Na 100 g kazeina ima 360 kcal, a ovu vrijednost morate uzeti u obzir u dnevnom rasporedu prilikom mršavljenja.

6. Frakcijski sastav kazeina

1). Karakteristike glavnih frakcija.

2). Fizikalno-kemijska svojstva kazeina.

U svježe pomuženom mlijeku kazein je prisutan u obliku micela izgrađenih od kompleksa kazeina. Kazeinski kompleks sastoji se od aglomerata (klastera) glavnih frakcija: a, b, Y, H-kazeina, koji imaju nekoliko genetskih varijanti.

Prema novijim podacima, kazein se može podijeliti prema shemi (slika 1), koja se temelji na reviziji Odbora za nomenklaturu i metodologiju proteina Udruge američkih znanstvenika u mlijeku (ADSA).

Sve kazeinske frakcije sadrže fosfor, za razliku od proteina sirutke. Skupina as-kazeina ima najveću elektroforetsku pokretljivost od svih frakcija kazeina.

as1-kazein je glavna frakcija as-kazeina. Molekule as1-kazeina sastoje se od jednostavnog nomenklaturnog lanca koji sadrži 199 aminokiselinskih ostataka. Kao i b-kazein, a za razliku od H-kazeina, ne sadrži cistin. as2-kazein - frakcija as-kazeina. Molekule as2-kazeina sastoje se od jednostavnog polipeptidnog lanca koji sadrži 207 aminokiselinskih ostataka. Ima zajednička svojstva s as1-kazeinom i H-kazeinom. Poput H-kazeina i za razliku od as1-kazeina, sadrži dva ostatka cisteina:

as-casein - frakcija as-kazeina. Njegov sadržaj je 10% sadržaja as1-kazeina. Ima strukturu identičnu as1-kazeinu, osim položaja fosfatne skupine.

b-kazein, njegove se molekule sastoje od jednostavnog polipeptidnog lanca i sadrže 209 aminokiselinskih ostataka. Ne sadrži cistein i pri koncentraciji kalcijevih iona jednakoj njihovoj koncentraciji u mlijeku, netopljiv je na sobnoj temperaturi. Ova frakcija je najhidrofobnija zbog visokog sadržaja prolina.

N-kazein - ima dobru topljivost, ioni kalcija ga ne talože. Pod djelovanjem sirila i drugih proteolitičkih enzima H-kazein se raspada na parove - H-kazein koji se taloži zajedno sa as1, as2 - b-kazeinima. N-kazein je fosfoglikoprotein: sadrži trikarbohidrat galaktozu, galaktozamin i N-acetil-neuralinsku (sijaličnu) kiselinu.

Skupina U-kazeina su fragmenti b-kazeina, nastali proteolizom b-kazeina enzimima mlijeka.

Proteini sirutke su toplinski labilni. Počinju se zgrušavati u mlijeku na temperaturi od 69°C. To su jednostavni proteini, izgrađeni su gotovo isključivo od aminokiselina. Sadrže značajne količine aminokiselina koje sadrže sumpor. Ne zgrušavaju se pod utjecajem sirila.

Laktoalbuminska frakcija je frakcija termolabilnih proteina sirutke koja se ne taloži iz sirutke kada je napola zasićena amonijevim sulfatom. Predstavljen je b-laktoglobulinom i a-laktoalbuminom i serumskim albuminom.

b-laktoglobulin je glavni protein sirutke. Netopljiv u vodi, topiv samo u razrijeđenim otopinama soli. Sadrži slobodne sulfhidrilne skupine u obliku cisteinskih ostataka, koji sudjeluju u formiranju okusa kuhanog mlijeka tijekom toplinske obrade potonjeg. a-laktoalbumin je drugi glavni protein u sirutki. Ima posebnu ulogu u sintezi laktoze; komponenta je enzima laktoza sintetaze, koji katalizira stvaranje laktoze iz uridin difosfata galaktoze i glukoze.

Serumski albumin iz krvi prelazi u mlijeko. Sadržaj ove frakcije u mlijeku krava s mastitisom značajno je veći nego u mlijeku zdravih krava.

Imunoglobulini su frakcija termofilnih proteina sirutke koja se istaloži iz sirutke kada je poluzasićena amonijevim sulfatom ili zasićena magnezijevim sulfatom. To je glikoprotein. Objedinjuje skupinu proteina visoke molekularne težine koji imaju zajednička fizikalno-kemijska svojstva i sadrže antitijela. U kolostrumu je količina ovih bjelančevina vrlo velika i iznosi 50-75% ukupnog sadržaja bjelančevina u kolostrumu.

Imunoglobulini su vrlo osjetljivi na toplinu. Imunoglobulin se dijeli u tri klase: Ug. , Ur M (UM) i Ur A (UA), a klasa Ur je pak podijeljena u 2 podklase: Ur (U1) i Ur 2 (U2) Glavna frakcija imunoglobina je Ur 1

Proteozo-peptonska frakcija (20%) odnosi se na termostabilne visokomolekularne peptide koji se ne talože kada se drže na 95°C 20 minuta. i naknadno zakiseljavanje do pH 4,6, ali istaloženo s 12% trikloroctene kiseline. Proteozo-peptonska frakcija je mješavina fragmenata molekula proteina mlijeka. Ova frakcija je posrednik između samih proteinskih tvari i polipeptida. Elektroforezom u poliakrilamidnom gelu otkriveno je oko 15 elektroforetski različitih zona, od kojih su glavne - komponente 3,5 i 8 - karakterizirane niskim udjelom aromatskih aminokiselina i metionina te relativno visokim udjelom glutaminske i asparaginske aminokiseline. Sadrži ugljikohidrate.

5. Fizikalna svojstva mlijeka

1). Gustoća, viskoznost, površinska napetost.

2). Osmotski tlak i ledište.

3). Specifična električna vodljivost.

Gustoća mlijeka ili volumetrijska masa p na 20°C kreće se od 1,027 do 1,032 g/cm2, a izražava se u stupnjevima laktodenzimetra. Gustoća ovisi o temperaturi (opada s povećanjem), kemijskom sastavu (opada s povećanjem udjela masti, a raste s povećanjem količine bjelančevina, laktoze i soli), a također i o tlaku koji djeluje na nju.

Gustoća mlijeka, određena neposredno nakon mužnje, manja je od gustoće izmjerene nakon nekoliko sati za 0,8-1,5 kg/m3. To je zbog isparavanja nekih plinova i povećanja gustoće masti i bjelančevina. Stoga se gustoća pripremljenog mlijeka mora mjeriti najranije 2 sata nakon mužnje.

Vrijednost gustoće ovisi o razdoblju laktacije, bolestima životinja, pasminama i obrocima krme. Tako. Kolostrum i mlijeko dobiveni od različitih krava imaju visoku gustoću zbog povećanog sadržaja proteina, laktoze, soli i drugih komponenti.

Gustoća se određuje raznim metodama, tehnometrijskim, hidrometrijskim i hidrostatskim vagama (gustoća sladoleda i mlijeka u Njemačkoj).

Na gustoću mlijeka utječu sve njegove komponente - njihova gustoća, a imaju sljedeću gustoću:

voda - 0,9998; bjelančevine - 1,4511; masti - 0,931;

laktoza - 1,545; sol - 3.000.

Gustoća mlijeka varira ovisno o udjelu čvrste tvari i masti. suha tvar povećava gustoću, masnoća se smanjuje. Na gustoću utječe hidratacija proteina i stupanj stvrdnjavanja masti. Potonje ovisi o temperaturi, načinu obrade i dijelom o mehaničkim utjecajima. Kako temperatura raste, gustoća mlijeka se smanjuje. To se prvenstveno objašnjava promjenama gustoće vode, glavne komponente mlijeka. U temperaturnom području od 5 do 40°C gustoća svježeg obranog mlijeka u odnosu na gustoću vode jače opada s porastom temperature. Ovo odstupanje nije uočeno u pokusima s 5% otopinom laktoze.

Stoga se smanjenje gustoće mlijeka može objasniti promjenama u hidrataciji proteina. U temperaturnom rasponu od 20 do 35°C može se primijetiti posebno jak pad gustoće kreme. Uzrokuje ga fazni prijelaz "kruto-tekuće" u mliječnoj masti.

Koeficijent ekspanzije mliječne masti mnogo je veći nego kod vode. Zbog toga se gustoća sirovog mlijeka više mijenja s temperaturnim fluktuacijama nego gustoća obranog mlijeka. Te su promjene veće što je udio masti veći.

Postoji izravan odnos između gustoće, sadržaja masti i suhog ostatka bez masti. Budući da se udio masti utvrđuje tradicionalnom metodom, a gustoća brzo mjeri areometrom, moguće je brzo i jednostavno izračunati udio krutine u mlijeku bez mukotrpnog i dugotrajnog određivanja suhe tvari sušenjem na 105° C. Zašto se koriste formule za pretvorbu:

C=4,9×F+A + 0,5; SOMO=Ž+A+ 0,76,

gdje je C maseni udio suhe tvari, %

SOMO - maseni udio suhog ostatka obranog mlijeka, %; F - maseni udio masti,%; A je gustoća u areometarskim stupnjevima, (oA); 4.9, 4, 5; 0,5; 0,76 - konstantni koeficijenti.

Gustoća pojedinih mliječnih proizvoda, kao i gustoća mlijeka, ovisi o sastavu. Gustoća obranog mlijeka veća je od gustoće sirovog mlijeka i koeficijenti su konstantni.

Gustoća pojedinih mliječnih proizvoda, kao i gustoća mlijeka, ovisi o sastavu. Gustoća obranog mlijeka veća je od gustoće sirovog mlijeka i _________. Povećanjem masnoće smanjuje se gustoća kreme. Teže je odrediti gustoću krutih i pastoznih mliječnih proizvoda nego tekućih. Za mlijeko u prahu razlikuje se stvarna gustoća i nasipna gustoća. Za kontrolu stvarne gustoće koriste se posebni brojevi. Gustoća maslaca, kao i mlijeka u prahu, ne ovisi samo o količini vlage i suhog nemasnog ostatka, već i o sadržaju zraka. Potonji se određuje metodom flotacije. To vam omogućuje određivanje sadržaja zraka u ulju prema njegovoj gustoći. Ova metoda je približna, ali u praksi je dovoljna.

Gustoća mlijeka se mijenja kada je patvorena - smanjuje se kada se doda H2O, a povećava kada se obrano ili razrijedi obranim mlijekom. Stoga vrijednost gustoće neizravno prosuđuje prirodnost mlijeka ako se sumnja na krivotvorenje. Međutim, mlijeko koje ne zadovoljava zahtjeve GOST 13264-88 u pogledu gustoće, tj. ispod 1,027 g / cm3, ali čija je cjelovitost potvrđena testom u staji, prihvaća se kao sortno.

Viskoznost ili unutarnje trenje normalnog mlijeka na 20°C je u prosjeku 1,8 × 10-3 Pa.s. Ovisi uglavnom o sadržaju kazeina i masti, disperziji kazeinskih micela i masnih globula, stupnju njihove hidratacije i agregacije; proteini sirutke i laktoza malo utječu na viskoznost.

Tijekom skladištenja i prerade mlijeka (crpljenje, homogenizacija, pasterizacija i dr.) dolazi do povećanja viskoznosti mlijeka. To se objašnjava povećanjem stupnja disperzije masti, povećanjem proteinskih čestica, adsorpcijom proteina na površini masnih kuglica itd.

Od praktičnog interesa je viskoznost visoko strukturiranih mliječnih proizvoda - kiselog vrhnja, jogurta, fermentiranih mliječnih napitaka itd.

Površinska napetost mlijeka niža je od površinske napetosti H2O (jednaka 5×10-3 n/m pri t -20°C). Niža vrijednost površinske napetosti u odnosu na H2O objašnjava se prisustvom površinski aktivnih tvari u mlijeku - fosfolipida, proteina, masnih kiselina itd.

Površinska napetost mlijeka ovisi o njegovoj temperaturi, kemijskom sastavu, stanju bjelančevina, masti, aktivnosti lipaze, trajanju skladištenja, načinu tehničke obrade itd.

Dakle, površinska napetost se smanjuje kada se mlijeko zagrijava, a posebno snažno kada se lizira. budući da hidrolizom masti stvaraju tenzide - masne kiseline, di- i monogliceride, koji smanjuju površinsku energiju.

Vrelište mlijeka je nešto više od H2O zbog prisutnosti soli i djelomično šećera u mlijeku. Jednaka je 100,2°C.

Specifična električna vodljivost. Mlijeko je loš vodič topline. Uzrokuju ga uglavnom Cl-, Na+, K+, N ioni, proteini sirutke. Jednaka je 46×10-2 Sm-1 ovisno o razdoblju laktacije, pasmini životinja itd. Mlijeko dobiveno od životinja s mastitisom ima povećanu elektro_______________________

Osmotski tlak i ledište. Osmotski tlak mlijeka je po vrijednosti blizak osmotskom tlaku krvi životinje i prosječno iznosi 0,66 mg. Uzrokuju ga visoko dispergirane tvari: laktoza i kloridi. Proteinske tvari i koloidne soli imaju mali učinak na osmotski tlak;

Osmotski tlak izračunava se iz točke smrzavanja mlijeka, koja je jednaka -0,54 °C prema formuli prema zakonima Raoulta i Van't Hoffa.

Rosm. = t×2,269/K, gdje je t pad temperature smrzavanja ispitivane otopine; S; 2.269 - osmotski tlak 1 mola tvari u 1 litri otopine, MPa; K je krioskopska konstanta otapala; za vodu je 1,86.

Prema tome: R osm. =0,54×2,269/1,86+0,66 MPa.

Osmotski tlak mlijeka, kao i drugih fizioloških tekućina životinja, održava se na konstantnoj razini. Stoga, kada se sadržaj klorida u mlijeku poveća kao posljedica promjene u fiziološkom stanju životinje, osobito pred kraj laktacije ili tijekom bolesti, dolazi do istovremenog smanjenja količine druge niskomolekularne komponente mlijeka - laktoza.

Ledište je također stalno fizikalno-kemijsko svojstvo mlijeka, budući da je određeno samo stvarno topljivim sastojcima mlijeka: laktozom i solima, pri čemu su potonje sadržane u stalnoj koncentraciji. Temperatura smrzavanja varira u uskom rasponu od -0,51 do -0,59°C. Mijenja se tijekom razdoblja laktacije kada se životinja razboli i kada se mlijeko, voda ili soda krivotvore. I zbog odstupanja prirasta laktoze. Na početku laktacije temperatura smrzavanja opada (-0,564°C), a u sredini se povećava (-0,55°C); na kraju opada (-0,581oS).

B12 se svojom sintezom zadovoljava mikroflorom gastrointestinalnog trakta. Mlijeko sadrži oko 0,4 mcg vitamina B12 na 100 g (dnevne potrebe su 3 mcg). Mlijeko i mliječni proizvodi pokrivaju više od 20% dnevnih potreba osobe za vitaminom B12 Askorbinska kiselina (vitamin C). Sudjeluje u redoks procesima koji se odvijaju u tijelu. ...

Mliječni proizvodi tijekom skladištenja - 2 sata 8. Biokemija zrenja mesa - 6 sati 1. Određivanje glavnih komponenti. biokemijski i fizikalno-kemijski pokazatelji mlijeka 6 dijelova 2. Određivanje biokemijskih i fizikalno-kemijskih pokazatelja tijekom prerade i proizvodnje mlijeka...

Dobiven od zdravih životinja, na farmama slobodnim od zaraznih bolesti. Okus i miris tipični su za svaku vrstu, bez stranih okusa i mirisa. Osim toga, obvezni uvjet za veterinarsko-sanitarni pregled sireva je određivanje masenog udjela masti u gotovom proizvodu. vlage i kuhinjske soli. Tablica 6. Ocjena kvalitete sira Pokazatelj Maksimalna količina...

Stupnjevi disperzije i stabilnosti masne faze. Centrifugalno čišćenje ne uzrokuje značajne promjene u masti. Stupanj odmašćivanja pri separaciji ovisi o sastavu, fizikalno-kemijskim svojstvima mlijeka, stupnju raspršenosti masti, gustoći, viskoznosti i kiselosti. Dugotrajno skladištenje mlijeka na niskim temperaturama, prethodno...

1.3 Kemijska svojstva kazeina

Oko 95% kazeina nalazi se u mlijeku u obliku relativno velikih koloidnih čestica – micela – koje imaju rahlu strukturu i visoko su hidratizirane.

U otopini kazein ima niz slobodnih funkcionalnih skupina koje određuju njegov naboj, prirodu njegove interakcije s H2O (hidrofilnost) i sposobnost ulaska u kemijske reakcije.

Nositelji negativnih naboja i kiselih svojstava kazeina su β i γ-karboksilne skupine asparaginske i glutaminske kiseline, pozitivnih naboja i bazičnih svojstava su å-amino skupine lizina, gvanidne skupine arginina i imidazolne skupine histidina. Pri pH svježeg mlijeka (pH 6,6) kazein ima negativan naboj: jednakost pozitivnih i negativnih naboja (izoelektrično stanje proteina) javlja se u kiseloj sredini pri pH 4,6-4,7; Stoga u sastavu kazeina prevladavaju dikarboksilne kiseline, a negativni naboj i kisela svojstva kazeina pojačavaju hidroksilne skupine fosforne kiseline. Kazein spada u fosforoproteine - sadrži H 3 PO 4 (organski fosfor), vezan monoesterskom vezom za ostatke serina.

Hidrofilna svojstva ovise o strukturi, naboju molekula, pH medija, koncentraciji soli u njemu, kao i drugim čimbenicima.

Svojim polarnim skupinama i peptidnim skupinama glavnih lanaca, kazein veže znatnu količinu H 2 O - ne više od 2 dijela na 1 dio proteina, što je od praktičnog značaja i osigurava stabilnost proteinskih čestica u sirovom, pasteriziranom i sterilizirano mlijeko; osigurava strukturno-mehanička svojstva (čvrstoća, sposobnost odvajanja sirutke) kiselog i kiselo-sirilnog zgrušanog zgrušavanja nastalog tijekom proizvodnje fermentiranih mliječnih proizvoda i sireva, budući da se tijekom visokotemperaturne toplinske obrade mlijeka β-laktoglobulin denaturira u interakciji s kazeinom i pojačana su hidrofilna svojstva kazeina: osiguravanje sposobnosti zadržavanja vlage i vezivanja vode sirne mase tijekom zrenja sira, odnosno konzistencije gotovog proizvoda.

Kazein je amfoterin. U mlijeku ima izražena kisela svojstva.

COOH SOO -

Njegove slobodne karboksilne skupine dikarboksilnih aminokiselina i hidroksilne skupine fosforne kiseline stupaju u interakciju s ionima soli alkalnih i zemnoalkalijskih metala (Na +, K +, Ca +2, Mg +2) i tvore kazeinate. Alkalna otapala u H 2 O, zemnoalkalna su netopljiva. Kalcijev i natrijev kazeinat od velike su važnosti u proizvodnji topljenih sireva, pri čemu se dio kalcijevog kazeinata pretvara u plastično emulgirajući natrijev kazeinat, koji se sve više koristi kao dodatak u proizvodnji hrane.

Slobodne amino skupine kazeina reagiraju s aldehidom, poput formaldehida:

R − NH 2 + 2CH 2 O → R − N

Ova se reakcija koristi za određivanje proteina u mlijeku formalnom metodom titracije.

Interakcija slobodnih amino skupina kazeina (prvenstveno S-amino skupina lizina) s aldehidnim skupinama laktoze i glukoze objašnjava prvi stupanj reakcije stvaranja melanoida:

R - NH 2 + C – R R - N = CH - R + H 2 O

aldozilamin

Za praksu mliječne industrije od posebnog je interesa, prije svega, sposobnost koagulacije (taloženja) kazeina. Koagulacija se može postići pomoću kiselina, enzima (sirilo), hidrokoloida (pektin).

Ovisno o vrsti taloženja razlikuju kiseli i sirilišni kazein. Prvi sadrži malo kalcija, budući da ga ioni H2 ispiraju iz kazeinskog kompleksa; sirišni kazein je mješavina suprotnosti kalcijevog kazeinata i ne otapa se u slabim alkalijama, za razliku od kiselog kazeina. Postoje dvije vrste kazeina dobivenih taloženjem kiselinama: skuta od fermentiranog mlijeka i sirovi kazein. Pri proizvodnji fermentiranog mliječnog svježeg sira kiselina u mlijeku nastaje biokemijskim putem - mikrobnim kulturama, a izdvajanju kazeina prethodi faza geliranja. Sirovi kazein dobiva se dodatkom mliječne kiseline ili mineralnih kiselina, čiji izbor ovisi o namjeni kazeina, budući da je pod njihovim utjecajem struktura istaloženog kazeina različita: mliječno kiseli kazein je rastresit i zrnast, sumpornokiseli kazein je zrnast. i malo masna; klorovodična kiselina - viskozna i gumasta. Tijekom taloženja nastaju kalcijeve soli korištenih kiselina. Kalcijev sulfat, koji je teško topiv u vodi, ne može se potpuno ukloniti pranjem kazeina. Kazeinski kompleks je prilično stabilan na toplinu. Svježe normalno mlijeko s pH 6,6 zgrušava se na temperaturi od 150 o C za nekoliko sekundi, na temperaturi od 130 o C više od 20 minuta, na 100 o C nekoliko sati, pa se mlijeko može sterilizirati.

Koagulacija kazeina povezana je s njegovom denaturacijom (zgrušavanjem), javlja se u obliku kazeinskih ljuskica ili u obliku gela. U tom slučaju flokulacija se naziva koagulacija, a geliranje koagulacija. Vidljivim makroskopskim promjenama prethode submikroskopske promjene na površini pojedinačnih micela kazeina koje se javljaju u sljedećim uvjetima:

Kada se mlijeko kondenzira, kazeinske micele tvore čestice koje su međusobno slabo povezane. Ovo se ne opaža u zaslađenom kondenziranom mlijeku;

Tijekom gladovanja, micele se raspadaju u submicele, njihov sferni oblik je deformiran;

Zagrijavanjem u autoklavu > 130 o C dolazi do kidanja glavnih valentnih veza i povećanja sadržaja neproteinskog dušika;

Kod sušenja raspršivanjem - oblik micela se održava tijekom kontaktne metode - mijenja se njihov oblik, što utječe na lošu topljivost mlijeka;

Kod sušenja smrzavanjem promjene su beznačajne.

U svim tekućim mliječnim proizvodima vidljiva denaturacija kazeina je vrlo nepoželjna.

U mliječnoj industriji se fenomenom koagulacije kazeina zajedno s proteinima sirutke dobivaju koprecipitati, koriste se CaCl 2, NH 2 i kalcijev hidroksid.

Svi procesi denaturacije kazeina, osim isoljavanja, smatraju se ireverzibilnima, ali to vrijedi samo ako se reverzibilnost procesa shvati kao obnova nativnih tercijarnih i sekundarnih struktura mliječnih proteina. Od praktične je važnosti reverzibilno ponašanje proteina, kada se mogu vratiti iz istaloženog oblika u koloidno dispergirano stanje. Koagulacija sirila je u svakom slučaju ireverzibilna denaturacija, budući da razbija glavne valentne veze. Kazeini iz sirila ne mogu se vratiti u prvobitni koloidni oblik. Nasuprot tome, reverzibilnost može pospješiti geliranje vodenom parom - liofiliziranog H-kazeina kada se doda koncentrirana otopina natrijevog klorida. Preokrenimo i proces stvaranja mekog gela s tiksotropnim svojstvima u UHT mlijeku na sobnoj temperaturi. U početnoj fazi lagano mućkanje dovodi do peptizacije gela. Taloženje kazeinske kiseline je reverzibilan proces. Kao rezultat dodavanja odgovarajuće količine lužine, kazein u obliku kazeinata ponovno prelazi u koloidnu otopinu. Flokulacija kazeina također je od velike važnosti sa stajališta fiziologije prehrane. Mekano skuto nastaje dodavanjem blago kiselih komponenti, na primjer, limunske kiseline, ili uklanjanjem dijela kalcijevih iona ionskom izmjenom, kao i prethodnom obradom mlijeka proteoleptičkim enzimima, budući da takav ugrušak stvara tanki mekani ugrušak u želudac.

Vretena, koja također tvore mikrotubule. Centriole polariziraju proces stanične diobe, osiguravajući odvajanje sestrinskih kromatida (kromosoma) u anafazi mitoze. genetika ontogeneza stanica hibrid Zakoni G. Mendela U svojim pokusima križanja Mendel je koristio hibridološku metodu. Tom je metodom proučavao nasljeđe prema individualnim karakteristikama, a ne kroz cijeli kompleks, ...

Štoviše, prevladavaju one kisele. Broj pojedinih skupina aminokiselina u bjelančevinama ovisi o zootehničkim čimbenicima, što određuje njihov fizikalni i kemijski sastav. Mlijeko je kompletno po sadržaju esencijalnih aminokiselina. Sastav esencijalnih aminokiselina u nekim proteinima % Aminokiseline Idealan protein Kazein Whey proteini mlijeka Protein jaja Pšenični protein Protein...

Djelomično se nalazi u citoplazmi stanica. Sadržaj RNA obično je 5-10 puta veći od sadržaja DNA. Što je intenzivnija sinteza proteina u stanicama, to je veći omjer RNA/DNA u stanicama. Nukleinske kiseline imaju jako izražena kisela svojstva i pri fiziološkim pH vrijednostima nose visok negativni naboj. S tim u vezi, u stanicama organizama lako stupaju u interakciju s raznim kationima i...